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蛋白质分子除两端的氨基和羧基可分别解离带电荷外，其侧链的某些基团如天冬氨酸的 β -羧基、谷氨酸的 γ -羧基，赖氨酸的 ε -氨基，精氨酸的胍基和组氨酸的咪唑基，都可以解离。在一定pH条件下有的带正电荷，有的带负电荷。因此蛋白质分子也是两性电解质，在溶液中的解离状态以及带电状态受溶液pH值的影响。当溶液处于某一pH值时，蛋白质分子所带的正、负电荷相等，呈兼性离子状态，净电荷为零，此时溶液的pH值称为该蛋白质的等电点（p I）。蛋白质的解离状态可用下式表示：
含酸性氨基酸较多的蛋白质，等电点偏酸；含碱性氨基酸较多的蛋白质，等电点偏碱。当溶液的pH大于p I时，蛋白质带负电荷；溶液的pH小于pI时，蛋白质带正电荷。体内多数蛋白质的等电点在7以下，故在生理条件下（pH为7.4），多以负离子形式存在。
蛋白质分子在偏离其p I的溶液中为带电颗粒，在电场中会向与其电性相反的电极泳动，这种通过荷电性质、数量和分子量不同的蛋白质在电场中泳动速度不同从而达到分离各种蛋白质的技术，称为蛋白电泳技术。蛋白质的两性解离与等电点的特性对蛋白质的分离、纯化和分析等具有重要的实用价值。
蛋白质是高分子化合物，分子量界于10000～1000000kDa之间，其分子大小达到胶体颗粒1～100nm范围之内，故蛋白质具有胶体性质。蛋白质分子黏度大，扩散速度慢，不易透过半透膜。血浆蛋白等大分子胶体物质不能通过毛细血管壁，是影响血管内外水平衡的重要因素。球状蛋白质的表面多为亲水基团，在溶液中具有强烈的吸引水分子作用，使蛋白质分子表面被多层水分子包围形成水化膜，从而将蛋白质分子相互隔开。同时，亲水R侧链的大多数基团可以解离，使蛋白质分子表面带有一定量的同种电荷，相互排斥以防止聚集，因而分散在水溶液中的蛋白质是非常稳定的胶体溶液。当破坏蛋白质胶体颗粒表面的水化膜、中和电荷时，蛋白质可从溶液中析出沉淀。
蛋白质分子大，不能透过半透膜。当蛋白质溶液中混杂有小分子物质时，可将此溶液放入半透膜做成的袋内，置于蒸馏水或适宜的缓冲液中，小分子杂质从袋中逸出，大分子蛋白质留于袋内，使蛋白质得以纯化。这种用半透膜来分离纯化蛋白质的方法称为透析。临床采用的血液透析就是运用以上原理。人体的细胞膜、线粒体膜、微血管壁等都具有半透膜性质，使各种蛋白质分布于细胞内外的不同部位。
肾衰竭与血液透析技术
血液透析，通俗的说法也称之为洗肾，是血液净化技术的一种。其利用半透膜原理，通过扩散，将血液内各种有害以及多余的代谢废物和过多的电解质移出，达到净化血液、纠正水电解质及酸碱失衡的目的。临床除主要应用于慢性肾衰竭替代治疗外，还广泛应用于急性肾衰竭、多器官功能衰竭、严重外伤、急性坏死性胰腺炎、高钾血症、高钠血症、急性酒精中毒等。对减轻患者症状，延长生存期均有一定意义。
在某些理化因素的作用下，蛋白质的空间结构遭受破坏，从而导致其理化性质的改变和生物学活性的丧失，这种现象称为蛋白质变性。导致蛋白质变性的因素有很多，常见的有高温、高压、紫外线、超声波、强酸、强碱、重金属离子、生物碱试剂等。蛋白质变性的实质是维系蛋白质空间结构的次级键断裂，使有序的空间结构变为无序的松散状态，分子内部的疏水基团暴露出来，使其在水中的溶解度降低并丧失生物学活性。蛋白质变性后，理化性质发生明显变化，如溶解度降低、黏度增加、结晶能力消失、易被蛋白酶水解，原有的生物学活性丧失。
临床上运用蛋白质变性理论指导消毒和灭菌，制备和保存疫苗、酶及血清等蛋白制剂的操作。
有些蛋白质的变性是可逆的。当变性程度较轻时，如果除去变性因素，蛋白质的构象和功能可以恢复或者部分恢复，这种现象称为蛋白质复性。例如核糖核酸酶在巯基乙醇和尿素作用下，发生变性，生物活性丧失；如果通过透析除去巯基乙醇和尿素，则构象和活性完全恢复（图2-10）。
图2-10 蛋白质的变性和复性
在一定条件下，蛋白质疏水侧链暴露在外，肽链相互缠绕聚集从溶液中析出的现象称为蛋白质沉淀（图2-11）。沉淀蛋白质的方法有以下几种：
1.盐析 盐析是分离蛋白质的常用方法之一。即向蛋白质溶液中加入大量的中性盐以破坏蛋白质的胶体稳定性而使其析出。常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等。各种蛋白质盐析时所需的盐浓度及pH值不同，故可用于对混和蛋白质组分的分离。例如，用半饱和的硫酸铵沉淀出血清中的球蛋白，饱和硫酸铵可以使血清中的清蛋白、球蛋白都沉淀出来。盐析沉淀的蛋白质，经透析除盐，仍保证蛋白质的活性。调节蛋白质溶液的pH至等电点后，再用盐析法则蛋白质沉淀的效果更好。
图2-11 蛋白质沉淀
2.重金属盐沉淀 当溶液pH＞pI时，重金属离子（如银、汞、铜、铅等）可与带负电荷的蛋白质结合成不溶性盐而沉淀。这种方法一般会使蛋白质变性。临床上，在抢救误服重金属盐的中毒患者时，常常灌服大量蛋白质如牛奶、豆浆等，与重金属离子形成不溶性络合物，便于催吐排出其重金属，从而减轻其对机体的损害。长期从事重金属作业的人员，提倡多吃高蛋白食物，防止重金属离子被机体吸收造成损害。
3.生物碱试剂及某些酸类沉淀蛋白质 当溶液pH＜p I时，苦味酸、鞣酸、磷钨酸、磷钼酸、三氯乙酸等生物碱试剂的酸根离子可与带正电荷的蛋白质结合成不溶性盐而沉淀。生物碱试剂可引起蛋白质变性。
4.有机溶剂沉淀 有机溶剂如乙醇、丙酮等都是脱水剂，能破坏蛋白质分子表面的水化膜，使蛋白质解离程度降低，并从溶液中析出。在常温下，有机溶剂沉淀蛋白质往往引起变性，如乙醇消毒灭菌。在0～4℃低温条件下，用丙酮沉淀蛋白质，快速分离，一般不易变性。所以此法可用于制备蛋白质，适当调整溶剂的pH值和离子强度，分离效果更好。
5.加热凝固 蛋白质经强酸、强碱作用发生变性后，仍能溶解于强酸或强碱中，若将pH调至等电点，则蛋白质立即结成絮状不溶物，但此絮状物仍可溶于强酸强碱中。若再加热使此絮状物变成坚固凝块，不再溶于强酸或强碱中的现象称为蛋白质的凝固作用。
1.蛋白质紫外吸收特性 大多数蛋白质分子中含有酪氨酸和色氨酸残基，因此，蛋白质在280nm波长处有特征性吸收峰。在一定范围内，蛋白质A280与其浓度成正比关系，利用此特性测定其在280nm处吸收度，可用于蛋白质的定量分析。
2.茚三酮反应 蛋白质水解后的氨基酸可发生茚三酮反应生成蓝紫色化合物。
3.双缩脲反应 含有两个或两个以上肽键的化合物在碱性溶液中加热可与硫酸铜反应生成紫红色的化合物。此反应可用于蛋白质和多肽的定量测定，因氨基酸不出现此反应，故还可用于检查蛋白质的水解程度。
4.酚试剂反应 蛋白质分子中酪氨酸能与酚试剂（磷钼酸与磷钨酸）反应生成蓝色化合物。此反应的灵敏度比双缩脲反应高100倍。